稀土永磁材料与应用

稀土永磁材料与应用

一、稀土永磁材料

稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属（如钴、铁等）组成的合金，用粉末冶金方法压型烧结，经磁场充磁后制得的一种磁性材料。

稀土永磁分钐钴（SmCo）永磁体和钕铁硼（NdFeB）系永磁体，其中SmCo磁体的磁能积在15～30MGOe之间，NdFeB系永磁体的磁能积在27～50MGOe之间，被称为“永磁王”，是目前磁性最高的永磁材料。钐钴永磁体，尽管其磁性能优异，但含有储量稀少的稀土金属钐和稀缺、昂贵的战略金属钴，因此，它的发展受到了很大限制。我国稀土永磁行业的发展始于60年代末，当时的主导产品是钐-钴永磁，目前钐-钴永磁体世界销售量为630吨，我国为90.5吨（包括SmCo磁粉），主要用于军工技术。

随着计算机、通讯等产业的发展，稀土永磁特别是NdFeB永磁产业得到了飞速发展。

稀土永磁材料是现在已知的综合性能最高的一种永磁材料，它比十九世纪使用的磁钢的磁性能高100多倍，比铁氧体、铝镍钴性能优越得多，比昂贵的铂钴合金的磁性能还高一倍。由于稀土永磁材料的使用，不仅促进了永磁器件向小型化发展，提高了产品的性能，而且促使某些特殊器件的产生，所以稀土永磁材料一出现，立即引起各国的极大重视，发展极为迅速。我国研制生产的各种稀土永磁材料的性能已接

近或达到国际先进水平。

现在稀土永磁材料已成为电子技术通讯中的重要材料，用在人造卫星，雷达等方面的行波管、环行器中以及微型电机、微型录音机、航空仪器、电子手表、地震仪和其它一些电子仪器上。目前稀土永磁应用已渗透到汽车、家用电器、电子仪表、核磁共振成像仪、音响设备、微特电机、移动电话等方面。在医疗方面，运用稀土永磁材料进行“磁穴疗法”，使得疗效大为提高，从而促进了“磁穴疗法”的迅速推广。在应用稀土的各个领域中，稀土永磁材料是发展速度最快的一个。它不仅给稀土产业的发展带来巨大的推动力，也对许多相关产业产生相当深远的影响。

二、稀土永磁材料分类

1．稀土钴永磁材料，包括稀土钴（1-5型）永磁材料SmCo5和稀土钴（2-17型）永磁材料Sm2Co17两大类。

2．稀土钕永磁材料，NdFeB永磁材料。

3．稀土铁氮（RE-Fe-N系）或稀土铁碳（RE-Fe-C系）永磁材料。

三、稀土永磁材料制备工艺分类

1．粉末冶金烧结工艺制备的烧结磁体；

2．还原扩散制粉或氢碎处理粉末及粉末冶金烧结工艺制备的烧结磁体；

3．快速凝固制粉或氢碎制粉（HDDR），粉末模压粘结工艺制备的粘结磁体；

4．快速凝固制粉或氢碎（HDDR）粉末的注射工艺制备的注射磁

体；

5．快速凝固制粉或氢碎（HDDR）粉末的热压法制备的热压磁体；

6．用热压磁体再进行热变形压工艺制备的各向异性热变形压磁体；

7．将热变形压磁体磨制成粉，再采用模压或注射等方法制备成各向异性粘结磁体。

四、稀土永磁材料的主要应用

永磁体最基本的作用是在某一特定的空间产生一恒定的磁场，维持此磁场并不需要任何外部电源。标志永磁材料好坏的参数有许多，最重要的是最大磁能积(BH)max，磁能积越大，材料每单位体积所产生外磁场的能量就越大。目前商品NdFeB永磁材料的最大磁能积已达到：50MGOe。由于稀土永磁材料的高磁能积和高矫顽力等优异的特性，已给永磁应用带来革命性的变化，稀土永磁材料主要应用在以下几个方面：

1．机电类

稀土永磁体的出现，意味着电机领域将引起革命性的变化。这是因为稀土永磁体没有激磁损耗，不发热，用它制造的电机优点很多。因稀土永磁电机没有激磁线圈与铁心，磁体体积较原来磁场极所占空间小，没有损耗，不发热，因此为得到同样输出功率整机的体积，重量可减小30%以上，或者同样体积、重量，输出功率大50%以上。

永磁电机，尤其是微电机，每年世界产量约几亿台之多，主要用在汽车、办公自动化设备和家用电器中。所使用的多为高性能的铁氧体和

稀土永磁体。

今后稀土永磁电机的最大市场之一将是汽车工业。钕铁硼永磁材料性能优异，用于制造电机，可以实现汽车电机“钕铁硼化”。在汽车方面，只有用小马达，才能降低汽车重量，增加舒适感，提高安全性，降低尾气排放，提高汽车的整体性能，目前用量最大的是启动电机。电机是汽车中不可缺少的部件，汽车上电机数量在逐年增加。一般汽车上有8～18台，高级轿车多达40～50台，随着汽车工业的发展，汽车电机的需求是巨大的。高磁能积的稀土永磁体体积小，却能较铁氧体产生大得多的动力，因此提高了电效率。通过使用稀土磁体减少重量和尺寸，可以节约更多的燃料和增加设计的灵活性。

2．稀土永磁材料在医疗中的应用（如核磁共振等等）

3．磁选机

一般的磁选机有永磁式和电磁式两种，以前，永磁式磁选机的磁体多用铁氧体。稀土永磁出现后，设计并制造了各种型号和类型的永磁磁选机，尤其是在中高磁场磁选机中，必须用稀土永磁体。

4．计算机及外围设备

在计算机中使用的稀土永磁材料最多的器件是磁盘驱动电机（VCM），另一种是数据输出打印机电机。

5．各种仪表

使用永磁体的仪表种类很多，如磁电式仪表、计数器等。

6．扬声器和耳机

扬声器和耳机是永磁体传统应用领域。扬声器有外磁式和内磁式二种，稀土永磁出现后在同样输出功率与音质下，扬声器被做得非常小，目前稀土永磁扬声器和耳机已应用到高级随身听。

7．微波器件

在微波领域中，微波管、毫波管发生器或放大器需要稳定磁场。稀土永磁体在此中主要起电子运动的聚集作用。